Por Maria Cohut

Un nuevo implante inteligente que “escucha” las señales cerebrales podría ayudar a tratar la epilepsia y otras afecciones neurológicas, como la enfermedad de Parkinson.

Los médicos usan la neuroestimulación para tratar diversas afecciones, incluida la epilepsia, los efectos del accidente cerebrovascular e incluso la depresión. Este tratamiento implica el uso de dispositivos especiales que envían impulsos eléctricos para controlar la actividad del cerebro y el sistema nervioso central.

Los médicos a veces también usan esta técnica para mejorar los síntomas de la enfermedad de Parkinson, una condición neurológica que afecta el equilibrio físico y la capacidad de mover o coordinar el movimiento de las extremidades.

Sin embargo, los dispositivos neuroestimuladores que están actualmente disponibles para el tratamiento de afecciones neurológicas no pueden estimular la actividad cerebral y, al mismo tiempo, grabarla.

Ahora, especialistas de la Universidad de California (UC), Berkeley, han desarrollado un nuevo y sofisticado neuroestimulador que parece capaz de lograrlo. Puede tener el potencial de mejorar el tratamiento de la epilepsia, la enfermedad de Parkinson y otras afecciones.

El equipo de investigación ha denominado a este dispositivo “WAND”, que significa “dispositivo inalámbrico de neuromodulación sin artefactos”. WAND tiene dos pequeños controladores externos, cada uno de los cuales monitorea 64 electrodos que se encuentran en el cerebro.

Este dispositivo puede monitorear la actividad eléctrica en el cerebro y aprender a identificar señales anormales que indican la presencia de un ataque o temblores. WAND puede ayudar a modular las señales eléctricas en el cerebro para prevenir tales eventos y síntomas.

A diferencia de los dispositivos existentes similares, que solo pueden registrar la actividad eléctrica de hasta ocho puntos en el cerebro, WAND puede rastrear la actividad desde 128 canales diferentes.

El nuevo dispositivo es rentable y eficiente en tiempo

En su documento de estudio, publicado por la revista Nature Biomedical Engineering, los investigadores señalan que, en el futuro, WAND podría ayudar a mejorar la vida de las personas que tienen convulsiones o viven con diversas afecciones neurológicas.

“El proceso de encontrar la terapia adecuada para un paciente es extremadamente costoso y puede llevar años”, explica uno de los investigadores, el profesor asistente Rikky Muller.

“La reducción significativa tanto en el costo como en la duración puede llevar a resultados y accesibilidad enormemente mejorados. Queremos que el dispositivo descubra cuál es la mejor manera de estimular para que un paciente determinado dé los mejores resultados. Y solo puede hacer eso. Al escuchar y grabar las firmas neuronales “. -Rikky Muller

Muller y su equipo han probado WAND en un modelo animal, usando macacos rhesus para mostrar cómo el dispositivo puede aprender a reconocer las señales del cerebro para movimientos específicos del brazo y cómo puede actuar sobre esas mismas señales.

En sus experimentos recientes, los investigadores enseñaron a los macacos con implantes WAND a usar un joystick para enviar los cursores en pantalla a los lugares designados.

Después de un tiempo, los dispositivos implantados aprendieron a detectar las señales neuronales que correspondían a los movimientos de las manos de los macacos. Una vez que identificaron estos patrones, pudieron enviar señales eléctricas que retrasaron los movimientos de las manos.

“Si bien el retraso en el tiempo de reacción es algo que se ha demostrado anteriormente, esto es, por lo que sabemos, la primera vez que se demostró en un sistema de circuito cerrado basado únicamente en una grabación neurológica”, dice Muller.

“En el futuro, nuestro objetivo es incorporar el aprendizaje en nuestra plataforma de bucle cerrado para crear dispositivos inteligentes que puedan descubrir la mejor forma de tratarle y evitar que el médico tenga que intervenir constantemente en este proceso”, agrega.

La doble actividad de WAND puede mejorar el tratamiento

Los investigadores explican que los dispositivos de neuroestimulador disponibles actualmente no pueden detectar señales eléctricas de firma en el cerebro mientras que también modulan tales señales.

Esto, señalan, se debe a que los impulsos eléctricos que emite el neuroestimulador “oscurecen” las señales cerebrales originales, lo que las hace prácticamente indetectables.

“Con el fin de ofrecer terapias basadas en estimulación de ciclo cerrado, que es un gran objetivo para las personas que tratan el mal de Parkinson y la epilepsia y una variedad de trastornos neurológicos, es muy importante realizar tanto las grabaciones neuronales como la estimulación de forma simultánea, que actualmente no es un dispositivo comercial único. hace “, dice la coautora del estudio Samantha Santacruz, anteriormente investigadora en la Universidad de California en Berkeley y ahora profesora asistente en la Universidad de Texas en Austin.

A diferencia de otros neuroestimuladores, los dispositivos WAND tienen un diseño único con circuitos integrados personalizados que son capaces de registrar las señales eléctricas sutiles que el cerebro emite al tiempo que envía impulsos más fuertes para “corregir” las señales defectuosas.

Gracias a WAND, “ya que en realidad podemos estimular y grabar en la misma región del cerebro, sabemos exactamente lo que está sucediendo cuando estamos brindando una terapia”, señala Muller.